Како астрономи користе светлост?

Када звездаши ноћу излазе напоље да гледају у небо, они виде светлост удаљених звезда, планета и галаксија. Светлост је пресудна за астрономска открића. Било да је реч о звездама или другим светлим објектима, светлост је нешто што астрономи користе све време. Људске очи "виде" (технички гледано, "откривају") видљиву светлост. То је један део већег спектра светлости који се назива електромагнетни спектар (или ЕМС), а проширени спектар је оно што астрономи користе за истраживање космоса.

ЕМС обухвата читав спектар таласне дужине и фреквенције светлости које постоје: Радио таласи, микроталасна, инфрацрвени, визуелни (оптички), ултраљубичасто, к-зрачење и гама зраци. Део који људи виде је врло сићушна клизачица широког спектра светлости коју зраче (зраче и одбијају) објекти у свемиру и на нашој планети. На пример, светлост из Месец је уствари светло од Сунца које се одбија од њега. Људска тела такође емитују (зраче) инфрацрвену везу (која се понекад назива и топлотна зрачења). Када би људи могли да виде инфрацрвеном, ствари би изгледале врло другачије. Такође се емитују и рефлектују остале таласне дужине и фреквенције, попут рендгенских зрака. Рендгенски зраци могу проћи кроз предмете како би осветлили кости. Ултраљубичасто светло, које је такође невидљиво за људе, прилично је енергично и одговорно је за кожу изгорелу од сунца.

Астрономи мере многа својства светлости, као што су светлост (светлина), интензитет, његова фреквенција или таласна дужина и поларизација. Свака таласна дужина и фреквенција светлости омогућавају астрономима да на различите начине проучавају предмете у свемиру. Брзина светлости (која износи 299,729,458 метара у секунди) такође је важно средство у одређивању удаљености. На пример, Сунце и Јупитер (и многи други предмети у свемиру) су природни одашиљачи радио фреквенција. Радио-астрономи гледају те емисије и уче о температурама, брзинама, притисцима и магнетним пољима објеката. Једно поље радио астрономије је фокусирано на претражујући живот на другим световима проналажењем било каквих сигнала које могу послати. То се назива потрагом за ванземаљском интелигенцијом (СЕТИ).

Истраживачи астрономије често су заинтересовани светлуцавост предмета, која је мера количине енергије која се троши у облику електромагнетног зрачења. То им говори нешто о активности у објекту и око њега.

Поред тога, светлост се може "распршити" са површине предмета. Распршена светлост има својства која планетарним научницима говоре који материјали чине ту површину. На пример, они могу да виде распршену светлост која открива присуство минерала у стијенама марсовске површине, у коре астероида или на Земљи.

Инфрацрвена светлост зрачи топлим предметима попут протостарс (звијезде ће се тек родити), планете, Мјесеци и смеђи патуљасти објекти. Када астрономи усмере инфрацрвени детектор на облак гаса и прашине, на пример, инфрацрвена светлост из протозвездних објеката унутар облака може проћи кроз гас и прашину. То астрономима пружа поглед у звездану расадницу. Инфрацрвена астрономија открива младе звезде и тражи да светови не буду видљиви у оптичким таласним дужинама, укључујући астероиди у нашем сопственом соларном систему. Чак им пружа поглед и на места попут центра наше галаксије, скривена иза густе облака гаса и прашине.

Оптичка (видљива) светлост је начин на који људи виде универзум; видимо звезде, планете, комете, маглице и галаксије, али само у оном уском распону таласних дужина које наше очи могу открити. То је светло које смо еволуирали да „видимо“ очима.

Интересантно је да нека бића на Земљи такође могу да примете инфрацрвено и ултраљубичасто, а друга могу да осете (али не виде) магнетна поља и звукове које не можемо директно да осетимо. Сви смо упознати са псима који могу чути звукове које људи не могу чути.

Ултраљубичасто светло се емитује енергетским процесима и објектима у свемиру. Објекат мора бити одређене температуре да би могао да емитује овај облик светлости. Температура је повезана са високоенергетским догађајима, па тражимо рентгенске емисије из таквих објеката и догађаја као што су новоформиране звезде, које су прилично енергичне. Њихова ултраљубичаста светлост може растргати молекуле гаса (у процесу званом фотодисоцијација), због чега често видимо новорођене звезде како „једу“ у њиховим облацима рођења.

Кс-зраке емитују чак ВИШЕ енергетских процеса и објеката, као што су млазови прегрејаног материјала струји даље од црних рупа. Експлозије супернове такође дају рендгенске зраке. Наше Сунце емитује огромне токове рендгенских зрака када год избије соларни бљесак.

Гама-зраке зраче најенергичнији предмети и догађаји у универзуму. Куасарс и експлозије хипернова су два добра примера гама-емитора, заједно са чувеним „разбијање гама зрака".

Астрономи имају различите врсте детектора за проучавање сваког од ових облика светлости. Најбољи су у орбити око наше планете, далеко од атмосфере (која утиче на светлост током проласка кроз њу). На Земљи постоје неке веома добре оптичке и инфрацрвене опсерваторије (које се називају земаљске опсерваторије), а оне се налазе на веома великој надморској висини да се избегну највећи део атмосферских ефеката. Детектори "виде" светлост која улази. Светлост се може послати на спектрограф, који је врло осетљив инструмент који разбија долазну светлост на своје компоненте таласне дужине. Производи "спектре", графиконе које астрономи користе за разумевање хемијских својстава објекта. На пример, спектар Сунца показује црне линије на разним местима; те линије означавају хемијске елементе који постоје на Сунцу.

Светлост се користи не само унутра астрономија али у широком спектру наука, укључујући медицинску професију, за откривање и дијагностику, хемију, геологију, физику и инжењерство. То је заиста једно од најважнијих оруђа које научници имају у свом арсеналу начина на који проучавају космос.